Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Funktionelle Messungen am Kaninchenohr nach Implantation einer neu entwickelten Gehörknöchelchenprothese

Schulze Rückamp, Larissa

The purpose of this interdisciplinary experimental study was the functional characterization of a newly developed ossicular chain replacement prothesis. The aptness of this prothesis composed of titanium-dioxide was examined by performing reconstructive surgery of the sound conducting ossicles found within the middle ear of rabbits. The rabbit model offers standardized operative approaches as well as comparable results of experiments determining auditory evoked potentials. Up to now, studies concerning the properties of sound conducting ossicular replacement prothesis were only performed in models of the middle ear. In the present study, the conduction reaction of prothesis optimized with a middle ear model was for the first time examined in a living system. A total of 35 rabbits was implanted with the titanium-dioxide prothesis. Each animal received only one prothesis displaying one of two surface properties. The threshold potentials, latencies and interpeak-latencies by means of auditory evoked potentials (AEP) and bone conduction were established in both ears of all animals. In addition tympanograms of all rabbit ears were determined. The rabbits were divided into three separate groups. The measurements took place directly before surgical intervention as well as 28, 84 and 300 days post op. The rabbits in the first group were euthanized 28 days after implantation. Those of group two, 84 days and of group three, 300 days after implantation. Following euthanasia, the petrosal bones were extracted and the positions of the prothesis in the implanted ears were photo documented and assessed macroscopically. The macroscopic documentation primarily served to determine the extent of coupling between the prothesis head with the tympanic membrane and the prothesis shaft with the base plate of the stapes. Based upon established parameters, the hearing capability was assessed, then the performance of the prothesis was characterized. The preoperative examinations of the rabbits served to establish reference values for their physiological auditory thresholds as well as the latencies of the evoked potentials. Brainstem auditory-evoked potentials were determined using both, clicks with a frequency of 0,5 to 6 kHz and the tone-pips with a frequency of 8 kHz. By using tone pips, a statistically significant lower threshold was found in comparison to clicks. Most of the implanted ears showed an increase in the potential thresholds as well as in the latency of the neural responses. The parallel displacement of the characteristic curve in the latency-level diagram indicated conductive hearing loss. The potential thresholds that were evaluated by bone conduction remained in the normal range on both ears during the entire study. Therefore, a sensory deafness could be ruled out. The occurrence of a postoperative conductive auditory dysfunction was expected, since a highly complicated and intact anatomic-physiologic system was destroyed and replaced with a synthetic one. The relatively minor increase in the potential threshold of 20 dB using clicks and 18,5 dB using tone pips can be considered as an experimental success, since a disruption of the ossicular chain would normally produce conductive hearing impairment of approximately 60 dB. The influence of the prothesis’ varying surfaces on the auditory capacity was ascertained by comparing the thresholds obtained in the two conditions. The micro porous implants resulted in lower thresholds than the macro porous implants. This observation supports the assumption that the micro porous implants provide an optimal tissue coupling between the head of the prothesis and the tympanic membrane. This explanation will be tested in a histological examination performed independently of this experimental study. The acoustic impedance measuring device used in this study provided reproducible and evaluable tympanograms of rabbits. The applied tone frequency of 226 Hz proved to be especially suitable when it came to the determination of compliance. By establishing a tympanogram, defects in the tympanic membrane as well as any tympanic effusions that may have occurred postsurgically, could be ruled out. A correlation between the tympanogram and the severity of the conductive hearing loss could not be determined. The reference values established in this study can serve as guidelines for further experimental trials.  

Ziel dieser interdisziplinären Studie war die funktionelle Überprüfung einer neu entwickelten Gehörknöchelchenersatz-Prothese. Dafür wurde die Verwendbarkeit einer Prothese aus Titandioxid zur Rekonstruktion der Schallleitungskette tierexperimentell an Kaninchen untersucht. Das Kaninchenmodell bietet standardisierte operative Zugänge sowie eine Vergleichbarkeit mit Resultaten von Studien über die Ableitung akustisch evozierter Potenziale beim Kaninchen. Untersuchungen über die schallübertragenden Eigenschaften von Gehörknöchelchenersatz-Prothesen wurden bisher nur mit Mittelohrmodellen durchgeführt. Daher sollte nun erstmalig das Übertragungsverhalten einer zuvor im Mittelohrmodell optimal entwickelten Prothese im lebenden System überprüft werden. Insgesamt wurden dafür 35 Titandioxid-Implantate mit unterschiedlicher Oberflächen-beschaffenheit einseitig beim Kaninchen implantiert. Bei allen Kaninchen wurden auf beiden Ohren jeweils die Potenzialschwelle, die Latenzen und Interpeaklatenzen mittels akustisch evozierter Potenziale (AEP) und mittels Knochenleitung ermittelt. Zudem wurde von allen Tieren von jeweils beiden Ohren ein Tympanogramm erstellt. Die Kaninchen wurden in drei Gruppen eingeteilt, die Untersuchungen erfolgten unmittelbar vor dem operativen Eingriff sowie am 28., 84. und 300. Tag post implantationem. Die Tiere der Gruppe 1 wurden nach 28 Tagen, die der Gruppe 2 nach 84 Tagen und jene der Gruppe 3 nach 300 Tagen euthanasiert. Anschließend wurden die Felsenbeine entnommen und die Position der Prothese makroskopisch beurteilt und fotodokumentiert. Untersucht wurden vor allem die Ankopplung der Prothese an das Trommelfell und der Kontakt zur Stapesfußplatte. Anhand der ermittelten Parameter erfolgte die Beurteilung des Hörvermögens und damit die Charakterisierung des Übertragungssverhaltens der Prothese. Im Rahmen der praeoperativen Untersuchungen konnten Referenzwerte für die physiologische Hörschwelle sowie für die Latenzen beim Kaninchen ermittelt werden. Für die Ableitung der FAEP wurde zum einen der Klick-Reiz mit einem Frequenzspektrum von ca. 0,5 bis 6 kHz und zum anderen der Pip-Reiz mit einer Eigenfrequenz von 8 kHz eingesetzt. Unter Verwendung des Pip-Reizes konnten dabei statistisch signifikant niedrigere Potenzialschwellen ermittelt werden als für den Klick-Reiz. Im postoperativen Verlauf wurde bei den meisten implantierten Ohren eine Erhöhung der Potenzialschwellen sowie Latenzverlängerungen beobachtet. Die im Latenz-Pegel-Diagramm festgestellte Parallelverschiebung der Kennlinie lieferte Hinweise für das Vorliegen einer Schallleitungsschwerhörigkeit. Die mittels Knochenleitung erhobenen Potenzialschwellen blieben bei beiden Ohrseiten im Versuchsverlauf stabil. Somit konnte eine Schallempfindungsschwerhörigkeit ausgeschlossen werden. Das Auftreten konduktiver Hörstörungen im postoperativen Verlauf kam nicht unerwartet, da ein anatomisch-physiologisch intaktes hochkompliziertes System zerstört und durch ein künstliches System ersetzt wurde. Der jedoch verhältnismäßig geringe Anstieg der medianen Potenzialschwelle um 20 dB beim Klick-Reiz und 18,5 dB beim Pip-Reiz ist insgesamt als positives Versuchsergebnis zu beurteilen, da bei einer Unterbrechung der Schallleitungskette ein Schallleitungsverlust von ca. 60 dB zu erwarten wäre. Bei der Ermittlung der Potenzialschwellen konnte ein Einfluss der Oberflächenbeschaffenheit der Prothesen ermittelt werden. Dabei wiesen die mikroporösen Implantate im Mittel niedrigere Potenzialschwellen auf als die makroporösen. Diese Beobachtung spricht dafür, dass es bei den mikroporösen Implantaten zu einem optimalen Gewebekontakt zwischen Trommelfell und Prothesenkopf gekommen war. Bei der makroskopischen Befunderhebung konnten dafür zunächst keine Hinweise gefunden werden. Daher wird eine genauere Aussage darüber erst nach Abschluss der von dieser Studie unabhängig durchgeführten histologischen Untersuchung möglich sein. Das eingesetzte Impedanzmessgerät erwies sich als geeignet, um reproduzierbare und auswertbare Tympanogramme beim Kaninchen zu erstellen. Die verwendete Sondentonfrequenz von 226 Hz zeigte sich als besonders geeignet zur Ermittlung der Compliance. Durch die Erstellung des Tympanogramms konnte im postoperativen Verlauf das Vorliegen von Trommelfelldefekten und Paukenergüssen ausgeschlossen werden. Ein Zusammenhang zwischen dem Tympanogrammtyp und der Höhe des Schallleitungsverlustes konnte nicht ermittelt werden. Die in dieser Studie ermittelten Referenzwerte können jedoch als Richtwerte für Folgeprojekte dienen.  

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Schulze Rückamp, Larissa: Funktionelle Messungen am Kaninchenohr nach Implantation einer neu entwickelten Gehörknöchelchenprothese. Hannover 2002. Tierärztliche Hochschule.

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